普考申論題
105年
[化學工程] 分析化學概要
第 一 題
📖 題組：
四、以氧化還原滴定一 100.0 mL 之溫泉水樣品中鐵（原子量 55.845 g/mol）含量，首先以適當方式處理將所有不同價態鐵離子均還原為 Fe（II），加入 20.00 mL 0.00250 M K2Cr2O7，生成 Fe（III）及 Cr（III），再以 0.0100 M Fe（II）逆滴定，8.53 mL 達滴定終點。
四、以氧化還原滴定一 100.0 mL 之溫泉水樣品中鐵（原子量 55.845 g/mol）含量，首先以適當方式處理將所有不同價態鐵離子均還原為 Fe（II），加入 20.00 mL 0.00250 M K2Cr2O7，生成 Fe（III）及 Cr（III），再以 0.0100 M Fe（II）逆滴定，8.53 mL 達滴定終點。
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
寫出此氧化還原反應之平衡方程式。（係數須為最小整數）（5 分）
思路引導 VIP
面對氧化還原方程式平衡，首要步驟是利用「半反應法」拆解出氧化半反應與還原半反應。二鉻酸鉀滴定鐵離子必在酸性環境下進行，故需引入氫離子（H+）與水分子（H2O）來平衡氧和氫原子，最後根據得失電子數相等原則合併反應式。
小題 (二)
計算溫泉水樣品之 Fe 濃度（單位 ppm）。（10 分）
思路引導 VIP
本題為標準的「氧化還原逆滴定（Back Titration）」計算。解題核心在於釐清重鉻酸根與亞鐵離子的化學計量數比（1:6），並利用「總當量數 = 樣品消耗當量數 + 逆滴定消耗當量數」的關係式求出樣品中鐵的莫耳數，最後轉換為 ppm 濃度時務必留意加減法與乘除法的有效數字位數限制。
小題 (三)
若此實驗在[H+] = 0.10 M 下，以電位計記錄滴定過程電位值，計算 20.00 mL 0.00250 M K2Cr2O7，加入 12.00 mL 0.0100 M Fe（II）滴定劑時之電位值。
（Fe3+ E°= +0.771 V , Cr2O72- E°= +1.33 V）（10 分）
思路引導 VIP
面對氧化還原滴定的電位計算，首先應寫出滴定反應方程式，並依據加入的滴定劑莫耳數判斷系統處於當量點前、當量點或當量點後。本題經計算後確認屬於當量點前，因此系統電位由過量的二鉻酸根與生成的鉻離子構成之半電池決定；代入能斯特方程式（Nernst equation）時，須特別注意反應式中各離子的計量係數（如鉻離子需平方、氫離子為14次方）以及混合後總體積對濃度的影響。